一、前言

近年來汽車電子產品的發展相當熱門，國內業

界憑藉著過去累積之消費性電子、資訊及多媒體產

品開發技術，相繼跨足汽車電子產品開發，然而汽

車電子屬高技術門檻產業，必須符合汽車極為嚴苛

之品質、使用環境與可靠度要求，其中產品之電磁

相容性(EMC, Electromagnetic compatibility)議題不

僅非常重要，也是設計開發之初需要掌握的關鍵之

一。

有鑑於此，本中心除提供電磁相容之測試服務

外，更積極與國內零組件廠商合作，針對車用多媒

體系統建立EMC產品改良技術，藉由車輛EMC之

產品設計分析與偵錯，提供建議改善對策。

二、車輛零組件規範之EMC特性測試

電磁相容(EMC)可區分為電磁干擾(EMI)及電

磁耐受(EMS)兩部分，一般而言，EMI為產品本身

對其它系統產生干擾(Interference)之電磁現象，

EMS則是在電磁環境下產品抗干擾(Susceptibility )

情形。為確保車輛產品在實際之電磁環境下能正常

工作，同時不會對其它產品造成影響，需執行符合

之EMC試驗。

常見之EMC試驗如傳導、輻射等EMI試驗，以

及自由電場、大電流注入之EMS檢測等，皆為產品

EMC特性測試項目，用以檢驗待測產品在電磁環境

下之表現及能力。

零組件廠商皆會依其產品特性及其應符合之規

範要求擬定測試計畫(Test Plan)，並由認可實驗室

依測試計畫之內容完成所有試驗項目。其中，產品

若未能達到符合之要求，即需針對該測試項目進行

產品對策改善及偵錯分析。

三、車用零組件之EMC偵錯診斷技術

待測件問題對策時，首先需分析試驗影響的要

因，並尋找出產品中之雜訊源(Noise Source)及易受

干擾部份；以傳導性EMI為例，可有效利用頻譜分

析儀與近場探棒量測組合來追蹤、偵錯問題點，透

過線路阻抗穩定網路(Line Impedence Stabilization

Network, LISN)匹配頻譜分析儀及隔離電源雜訊，

初步以簡易的自製探棒尋找可能雜訊源的範圍後，

再使用高阻抗電壓探棒對單一元件接點量測，從問

題點上增加適當對策方法(如接地、屏蔽、濾波)來

提高產品的EMC能力，有效地抑制及降低干擾源。

26 車輛研測資訊 2007-08

財團法人車輛研究測試中心 吳汶榮

一、前言

近年來汽車電子產品的發展相當熱門，國內業

界憑藉著過去累積之消費性電子、資訊及多媒體產

品開發技術，相繼跨足汽車電子產品開發，然而汽

車電子屬高技術門檻產業，必須符合汽車極為嚴苛

之品質、使用環境與可靠度要求，其中產品之電磁

相容性(EMC, Electromagnetic compatibility)議題不

僅非常重要，也是設計開發之初需要掌握的關鍵之

一。

有鑑於此，本中心除提供電磁相容之測試服務

外，更積極與國內零組件廠商合作，針對車用多媒

體系統建立EMC產品改良技術，藉由車輛EMC之

產品設計分析與偵錯，提供建議改善對策。

二、車輛零組件規範之EMC特性測試

電磁相容(EMC)可區分為電磁干擾(EMI)及電

磁耐受(EMS)兩部分，一般而言，EMI為產品本身

對其它系統產生干擾(Interference)之電磁現象，

EMS則是在電磁環境下產品抗干擾(Susceptibility )

情形。為確保車輛產品在實際之電磁環境下能正常

工作，同時不會對其它產品造成影響，需執行符合

之EMC試驗。

常見之EMC試驗如傳導、輻射等EMI試驗，以

及自由電場、大電流注入之EMS檢測等，皆為產品

EMC特性測試項目，用以檢驗待測產品在電磁環境

下之表現及能力。

零組件廠商皆會依其產品特性及其應符合之規

範要求擬定測試計畫(Test Plan)，並由認可實驗室

依測試計畫之內容完成所有試驗項目。其中，產品

若未能達到符合之要求，即需針對該測試項目進行

產品對策改善及偵錯分析。

三、車用零組件之EMC偵錯診斷技術

待測件問題對策時，首先需分析試驗影響的要

因，並尋找出產品中之雜訊源(Noise Source)及易受

干擾部份；以傳導性EMI為例，可有效利用頻譜分

析儀與近場探棒量測組合來追蹤、偵錯問題點，透

過線路阻抗穩定網路(Line Impedence Stabilization

Network, LISN)匹配頻譜分析儀及隔離電源雜訊，

初步以簡易的自製探棒尋找可能雜訊源的範圍後，

再使用高阻抗電壓探棒對單一元件接點量測，從問

題點上增加適當對策方法(如接地、屏蔽、濾波)來

提高產品的EMC能力，有效地抑制及降低干擾源。

26 車輛研測資訊 2007-08

財團法人車輛研究測試中心 吳汶榮

四、車用多媒體系統之EMC改良分析

改善未能符合EMC特性要求之零組件產品，須

先分析與判斷產品於試驗中出現的問題與導致此現象

的原因，以進行產品改良前研究及決定對策方向。

表1 ~2中舉例說明執行EMC試驗中可能發生之

現象，並藉此案例，說明由其電路Layout、電子元

件及測試現象，並判斷可能影響因素，以從分析問

題中提出改良對策方式。

五、 EMC產品改良對策

本文以影音多媒體產品執行廠規試驗容易發生

之問題為例(問題案例如表3所示)，從本案例探討產

品對策及改良建議方式。

(一) EMI干擾性試驗之對策應用

對於電磁干擾於電路上之雜訊源，對策應用可

從濾波、接地及屏蔽方面來著手。就雜訊源產生原

因，單位時間之電壓及電流變動率dv/dt、 di/dt，以

及經過的迴路寄生電感與寄生電容，所造成的雜訊

電流、電壓源(I=Cdv/dt、V=Ldi/dt)關係參數中，藉

由改善這些參數即可有效降低雜訊干擾。

1. 傳導干擾試驗

以近場量測偵錯方式，觀察出高於限制值

之頻率點，並找出此雜訊訊號較強的元件、模

組，以此案例其產品中高雜訊源屬振盪器以及

信號整形電路。其對策可將振盪器至微控制器

端腳連線縮到最短，其輸出、入端可增加適當

的電容。此外，由於產品中此區的接地面積太

小，另應增加整形電路中的接地面積如圖2中

專 題 報 導

車輛研測資訊 2007-08 27

圖1 偵錯改良設備- LISN (左)、自製探棒(中)、高阻抗電壓探棒(右)

表1車用多媒體系統之EMI改良分析案例

改善電路接地以降低迴路

阻抗，在雜訊源端增加濾

波電容與接地處理，並區

分開數位/類比間線路走

位。

試驗項目 測試現象 要因分析 建議對策方式

傳導干擾高於

限制值

雜訊迴路阻抗高、數位/

類比線路應避免混合、

振盪器及微處理器有較

高的諧波影響存在於電

路。

表2車用多媒體系統之EMS改良分析案例

a. I/O端部分裝接濾波電容，

抑制雜訊進入電路內部。

b. 需修正數位/類比混合區

域之接地PCB Layout。

試驗項目 測試現象 要因分析 建議對策

自由電場

(1)聲音呈

爆音、

無聲

類比區域音效晶片

受到大能量的干

擾，造成輸出作動

異常現象。

顯示字串程式修改為2秒重置

晶片資料，並增加信號走線

濾波對策。

(2)LCD畫

面 顯

示異常

資料受到干擾，造

成錯誤而顯示異常

現象。

線路路徑過長、阻抗過大，

耦合的能量在線路上有大的

雜訊電壓產生，在Layout時

需注意線路匹配的問題，並

增加濾波元件。

(3)異常退

片

微處理器控制信號

受到影響，造成誤

動作及功能異常。

表3 EMC特性試驗不符合之案例

對策前現象

傳導干擾 超出現限制值

輻射干擾 超出現限制值

暫態性試驗 產品無法開機

靜電放電 操作面板異常

導波線 異音、音量增大

自由電場 LCD顯示異常、異音、異常退片

EMI

EMS

試驗項目

(a)之改善方式，且與接地面的連接線較為細

長，在此部份也需進行加粗接地線之改善，如

圖2中(b)所示。

圖3~8中之(a)為Pretest測試頻譜，圖3~8中之(b)

為建議修改Layout及改良對策後之測試頻譜。經以上對主要雜訊源完成對策改善後，在頻譜上可看到

雜訊已明顯改善。

28 車輛研測資訊 2007-08

圖2 實行傳導干擾之接地改善(a)增大接地面積 (b)增加地線寬度

圖3 傳導性干擾試驗_ CD_負極(a)Pretest (b)改良對策測試頻譜

(a) (b)

圖4 傳導性干擾試驗_ CD_正極(a)Pretest (b)改良對策測試頻譜

(a) (b)

圖5 傳導性干擾試驗_ MP3_負極(a)Pretest (b)改良對策測試頻譜

(a) (b)

圖6 傳導性干擾試驗_ MP3_正極(a)Pretest (b)改良對策測試頻譜

(a) (b)

圖7 傳導性干擾試驗_ FM_負極(a)Pretest (b)改良對策測試頻譜

(a) (b)

圖8 傳導性干擾試驗_ FM_正極(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

2. 輻射干擾試驗

試驗中配置長1.5m的線束執行測試，以天

線量測產品造成輻射干擾的程度，一般而言從

電纜所產生的輻射問題有兩種：

(1) 電纜中信號電流(差模電流)迴路產生的差模

輻射。

(2) 電纜導線上的共模電流產生的共模輻射。

從差模輻射來看，考慮迴路中的實際阻

抗，差模輻射模型如圖9所示。

試若以遠場觀測點(D)來看，此處的場強

為：E = 2.6IAf 2 / D(μV / m)

其中，f 為電流的頻率(MHz)，A為迴路面

積，D是天線到電路的距離，I是電路中的電流

強度。為減少此模態輻射問題，建議對策為減

小電路Layout中迴路面積A，可降低輻射現

象。

另一問題為共模電流，存在差模電流迴路

中信號電流I1在電纜中之信號回線，由於在阻

抗不匹配情形下，I2不能保證都可流回信號

源，而產生與I2反向的電流，且在高頻時，雜

散電容更提供路徑給信號電流I3，如圖10所

示：

在共模電流中之低頻段時，以迴路角度而

言，可以切斷與大地與機箱的接地線以消去共

模電流，而高頻段時，雜散電容形成的通路，

會造成共模電流迴路的現象，惟屏蔽電纜線是

可改善此現象的情形。對試驗範圍頻率約在

30~ 100MHz範圍內者，其纜線輻射效率高於

PCB結構，線束可視為一較短的(L <λ/4)單極

天線，所產生的場強與頻率成正比，若以檢測

距離距離─10m來計算，電場可表示為：

E = 2.6×10-4×( f．L．ICM

)

其中，L為纜線長度(mm)，f是共模電流信

號頻率(MHz)，ICM是共模電流(mA)。

為降低輻射干擾現象應考慮其內部雜訊大

小，經近場量測方式確認LCD模組造成部份頻

率點輻射問題，在內部面板處進行接地改善，

亦對線束部分在I/O埠端增加濾波元件降低線束

專 題 報 導

車輛研測資訊 2007-08 29

圖9電纜線差模輻射模型

圖10 差模電流洩漏產生共模電流

上的高頻電流。圖11~16中之(a)為Pretest測試頻

譜，圖11~16(b) 中之為改良對策後之測試頻

譜。頻譜圖中可以發現原有的雜訊經產品對策

改良後，可有效降低雜訊。

30 車輛研測資訊 2007-08

圖11 輻射性干擾試驗_CD_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖14 輻射性干擾試驗_MP3_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖15 輻射性干擾試驗FM_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖16 輻射性干擾試驗FM_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖12 輻射性干擾試驗_CD_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖 13 輻射性干擾試驗_MP3_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

上的高頻電流。圖11~16中之(a)為Pretest測試頻

譜，圖11~16(b) 中之為改良對策後之測試頻

譜。頻譜圖中可以發現原有的雜訊經產品對策

改良後，可有效降低雜訊。

30 車輛研測資訊 2007-08

圖11 輻射性干擾試驗_CD_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖14 輻射性干擾試驗_MP3_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖15 輻射性干擾試驗FM_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖16 輻射性干擾試驗FM_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖12 輻射性干擾試驗_CD_垂直(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

圖 13 輻射性干擾試驗_MP3_水平(a)Pretest (b)改良對策之測試頻譜

(a) (b)

(二) EMS干擾性試驗之實際對策應用

因外部能量耦合雜訊使電路造成影響，參考及

運用的改善對策方式為：

(1) 平衡電路：在佈線上之設計結構需兩根導線

之對稱性，以解決原本電路上不平衡的狀

況，產生過大的差模電壓。

(2) 使用共模電感：增加共模阻抗，並降低共模

電流，使受到的影響大大降低。

(3) 共模濾波電容：受到能量對線束的耦合，增

加共模旁路電容濾除線束上共模雜訊能量，

如電力線、信號線及信號回線，並使用相同

的濾波電容值，以避免破壞線路的平衡性。

1. 傳導暫態試驗之對策應用

試驗為模擬車輛之電裝零組件，當交流發電

機產生充電電流並充電時，而突然電池斷開情況

下，與交流發電機電路保持連接之負載裝置，將

承受燒毀元件之暫態能量。本案例以增加一暫態

電壓抑制器，如圖17所示，當異常暫態能量產生

時，抑制元件即轉換成一低阻抗，提供外界干擾

能量路徑，以避免負載端系統直接遭受到異常能

量的影響，其箝位電壓，需為產品內部元件可承

受的電壓大小，配合廠商產品內軟體之過電壓保

護程式，箝制電壓位準可避免對內部元件造成損

壞。對策後，產品可順利通過國際標準ISO 7637-

2 Pulse 5a Level4試驗之測試。

2. 靜電放電之對策應用

對策靜電放電之原則為避免放電現象產生

及提供靜電放電電流一低阻抗之迴路。因控制

面板失效的情形，改善接地供放電電流一低阻

抗路徑，連接電路板接地平面至機殼，如圖18

所示。此外，並額外增加齊納二極體對受擾元

件的保護，於對策改善完成後對空氣、直接放

電試驗產品皆可正常操作。

3. 導波線(Stripline)試驗之對策應用

導線曝露在一均勻的電場下，存在的線路

雜訊電流及線路上產生之雜訊電壓，異常訊號

專 題 報 導

車輛研測資訊 2007-08 31

圖17 傳導暫態抑制對策元件與改善後試驗波形

圖18 控制面板接地改良

造成電路元件誤動作，對策中除增加I/O端濾波

電容外，如圖19所示，亦建議電路板Layout設

計應採匹配、對稱之線路，走線盡可能併排及

等長。

4. 自由電場(free field)試驗之對策應用

電磁場能量主要是通過設備外之線束進入

電路，或直接影響待測件動作。當產品為一金

屬機殼結構，則能提供一定之屏蔽效果，惟在

金屬機殼屏蔽機構中，若有非連續性導電面(孔

縫、兩接觸面接觸不良)，因而影響到機殼屏蔽

效果。當干擾經產品外部線束進入內部電路，

增加所有I/O埠上濾波元件之對策，並減小過長

的受干擾線路以降地耦合電壓，改善產品異常

作動現象。

六、結論與建議

上述產品偵錯改良從問題偵錯、分析問題及改

良對策進行，在案例中可有效解決產品異常現象，

除偵錯改良對策外，提供以下建議：

1. 產品設計前考慮EMC問題，如電路Layout/佈線

及元件選用的考量，可有助於在產品上有較好

的特性，配合接地、濾波及屏蔽等初步設計，

及利用軟體程式修正部分問題，如資料的校

驗，取樣範圍的選擇及週期重置資料等，使產

品在EMC問題上有很好的表現。

2. 可初步以等效電路模擬分析與濾波技術配合，

從選擇濾波元件、數值大小及效果優劣等因

素，對不同特性的電路進行對策應用的評估。

七、參考文獻

[1] 楊繼深 編，”電磁相容技術之產品研發與認

證”，初版，全華科技圖書股份有限公司，

2005。

[2] User’s manual -NECμPD780058 “8-Bit

Single-Chip Microcontrollers”.

[3] Data Sheet -TDA 7560 “4 x 45W QUAD

BRIDGE CAR RADIO AMPLIFIER PLUS

HSD”

[4] 姚啟元 編譯，”EMC電磁相容測試與對策技

術”，初版，全華科技圖書股份有限公司，

2005。

[5] CISPR25 “Radio disturbance characteristics for

theprotection of receivers used on board

vehicles,boats, and on devices -Limits and

methods of measurement”, 2002

[6] ISO 7637-2 “Electrical transient conduction

along supply lines only”, 2004

[7] Data Sheet -Concord 1.5KE Series “GLASS

PASSOVATED JUNCTION TRANSIENT

VOLTAGE SUPPRESSOR”

[8] MITSUBISHI MOTORS CORPORATION “ES-

X82010”, Ver.N.

[9] ISO 11452-4 “ Bulk current injection (BCI)”,

2004.

[10] ISO 11452-4 “ Absorb-lined chamber”, 1995.

32 車輛研測資訊 2007-08

圖19增加I/O端部分濾波電容